OBSAH DOKUMENTACE : 1-2 TEXTOVÉ PŘÍLOHY : 1. TECHNICKÁ ZPRÁVA 2. PSANÝ PODÉLNÝ PROFIL TOKU 3. GRAFICKÉ PŘÍLOHY :

Transkript

1 OBSAH DOKUMENTACE : 1-2 TEXTOVÉ PŘÍLOHY : 1. TECHNICKÁ ZPRÁVA 2. PSANÝ PODÉLNÝ PROFIL TOKU 3. GRAFICKÉ PŘÍLOHY : 3.1. PŘEHLEDNÁ SITUACE v měř. 1 : SITUACE ZÁPLAVY v měř. 1 : (TISK V MĚŘ. 1:5 000) 3.3. SITUACE AZZÚ v měř. 1 : (TISK V MĚŘ. 1:5 000) 3.4. SITUACE NA PODKLADĚ ORTOFOTOMAPY SE ZÁPLAVOU v měř. 1 :

2 1. TECHNICKÁ ZPRÁVA Obsah 1. Základní údaje 3 2. Podklady Geodetické podklady Hydrologické podklady 4 3. Popis vodního toku a údaje o povodí Popis povodí (směrem po vodě) Hydrologické poměry Trasa toku Podélný profil toku Tvar a využití údolí Osídlení Objekty na toku Záplavová území toku Základní pojmy Použitý software Stručný popis software - HEC-RAS v Výpočet Výsledky - uplatnění syst. HEC-RAS v rámci posudku Stanovení aktivních zón Historické povodně Hydrologické údaje dle ČSN pro daný vodní tok Osvědčení o autorizaci zpracovatele hydrotechnických výpočtů 15 Příloha: Výstupní výpočtové řezy z modelu HEC-RAS 2

3 1. Základní údaje Název toku: Šmanťák (pravostranný přítok Smečenského potoka v ř.km 2,276) Úsek vodního toku: ř.km 0,000 3,400 Číslo hydrologického pořadí: (2,53 km2) Správce vodního toku: Povodí Vltavy, státní podnik, Holečkova 8, Praha 5, závod Dolní Vltava, Grafická 36, Praha 5 Identifikátor vodního toku HEIS: Kraj: Okres: Středočeský Kladno Katastrální území: ř.km 0,000 0,049 Netolice (749524) ř.km 0,049 0,075 Saky (769991) ř.km 0,075 2,147 Hrdlív (648035) ř.km 2,147 3,400 Smečno (750841) Příslušný vodoprávní úřad: Městský úřad Slaný odbor životního prostředí Masarykovo náměstí 160, Slaný Zpracovatel: GEMA Vladimír Jaroš Frostova 340, Praha 10-Petrovice IČ: , tel.: Zpracovatel hydrotechnických výpočtů: Ing. Libor Zedníček (autorizovaný inženýr v oboru vodohospodářské stavby pod č ) Datum zpracování: 04 11/2016 3

4 2. Podklady 2.1 Geodetické podklady Pro zpracování dokumentace k vyhlášení záplavového území potoka Šmanťák v ř.km 0,000 3,400 bylo provedeno podrobné polohopisné a výškopisné zaměření trasy toku, příčných profilů koryta a objektů na toku. mapy KN Katastrální území Druh mapy Netovice (749524) DKM Saky (769991) DKM Hrdlív (648035) DKM Smečno (750841) DKM rastrová vodohospodářská mapa 1 : rastrová základní mapa ČR v měřítku 1 : ortofotomapa v měřítku 1 : 5000 rastrové katastrální mapy v měřítku 1 : 2880 digitální katastrální mapy v měřítku 1 : Hydrologické podklady Pro zpracování záplavových území potoka Šmanťák byly použity základní hydrologické údaje ČHMÚ. Pro výpočet ustáleného nerovnoměrného proudění byly použity tyto vstupní n-leté průtoky pro jednotlivé úseky potoka Šmanťák. Údaje n-letých průtoků na potoce Šmanťák (ČHMÚ 07/2016): Profil Staničení Plocha Q 1 Q 2 Q 5 Q 10 Q 20 Q 50 Q 100 [km] [km 2 ] [m 3 /s] [m 3 /s] [m 3 /s] [m 3 /s] [m 3 /s] [m 3 /s] [m 3 /s] Zaústění do Smečenského potoka 0,00 2,53 0,6 1,0 1,7 2,3 3,3 5,2 7,1 4

5 3. Popis vodního toku a údaje o povodí 3.1 Popis povodí (směrem po vodě) Povodí potoka Šmanťák náleží hydrologicky do oblasti povodí Dolní Vltavy. Jedná se o pravostranný přítok Smečenského potoka v ř.km 2,276. Na prameništi potoka Šmanťák se nachází rybník Šmanťák (viz obrázek) s výměrou 1150 m 2, parcelním číslem 476/4 a jehož vlastníkem je Město Smečno (nám. T. G. Masaryka 12, Smečno). Obr.: Rybník Šmanťák na prameništi potoka Šmanťák. Za počátek potoka Šmanťák lze považovat výtok (trubní propustek) z rybníčku Šmanťák na severovýchodní straně zastavěného území obce Smečno v blízkosti ulice Zborovská. Pod ním, v ř.km 3,386, začíná otevřené koryto potoka Šmanťák. Trasa jde extravilánem, převážně polní tratí východním směrem. V ř.km 1,100 kříží silnici mezi obcemi Hrdlív a Třebichovice a jde při pravostranném okraji lesního pozemku (levostranně navazuje na obhospodařované zemědělské pozemky). V celém předmětném úseku bylo v době měření koryto potoka suché. Pod propustkem v ř.km 0,062 je potok pravostranně zaústěn do Smečenského potoka v ř.km 2,276. 5

6 3.2 Hydrologické poměry Potok Šmanťák se řadí mezi vodní toky dešťovo sněhového typu (jednoduchý odtokový režim niválně sněhový). Hydrologické poměry povodí se vyvíjejí v závislosti na hlavních činitelích utvářejících vodní poměry, tj. na srážkách, geomorfologii, geologické skladbě a půdním krytu. KLIMATICKÉ POMĚRY Podnebí zájmové oblasti se řadí do oblasti středně až mírně suché s pravděpodobností výskytu suchých let 15-20%. Klimaticky se oblast řadí jako semiaridní. Isotermy v třicetiletém průměru se pohybují v hodnotě 8 C, v extrémně suchých letech 9 C Isohyety v padesátiletém průměru probíhají v hodnotě 500mm, v extrémně suchých letech 350mm. Průměrné roční srážky jsou mm. Větrnost na základě dlouhodobého měření byla zjištěna převaha západních větrů v hodnotě výskytu 52% (výskyt větru o síle 2-4 Beut.), v hodnotě 43% severovýchodních větrů (výskyt větru o síle 0-1 Beat.) a v hodnotě 5% severních větrů (výskyt větru o síle 5 a více Beat.), max. náraz větru 38 m/s. Dlouhodobé průměrné srážkové úhrny ze srážkoměrné stanice Slaný (183 m n. m.) za léta : Průměrná denní teplota vzduchu ve C v padesátileté řadě měsíc I. II. III. IV. V. VI. VII. VIII. IX. X. XI. XII. IV-IX C -1,9 0,8 3,3 8,0 13,6 16,5 18,2 17,4 13,5 8,0 3,0-0,6 8,2 Průměrné úhrny srážek v mm v padesátileté řadě měsíc I. II. III. IV. V. VII. VIII. IX. X. XI. XII. rok IV-IX mm Nejvyšší úhrny srážek v mm v padesátileté řadě měsíc I. II. III. IV. V. VI. VII. VIII. IX. X. XI. XII. mm 13,5 28,3 35,0 44,6 42,5 65,3 65,8 64,1 65,5 33,2 19,2 44,2 3.3 Trasa toku Potok Šmanťák (od ústí do Smečenského potoka) protéká těmito katastrálními územími: ř.km 0,000 0,049 Netolice (749524) ř.km 0,049 0,075 Saky (769991) ř.km 0,075 2,147 Hrdlív (648035) ř.km 2,147 3,400 Smečno (750841) Kontakty na příslušné obce na toku : Obec Hrdlív ( Obec Smečno ( Z celkové délky trasy jde potok většinou v extravilánu, v celkové délce 3.4 km. 6

7 Úsek ř.km (polní trať od soutoku se Smečenským potokem až k silničnímu mostu mezi obcemi Hrdlív a Třebechovice) Úsek začíná zaústěním potoka Šmanťák do Smečenského potoka v ř.km 2,276. Jedná se o úsek potoka, který je v situačně nenáročném extravilánu obce. Na velké části tohoto úseku je koryto lichoběžníkového profilu bez vody, pomístně jsou patrné betonové žlabovky ve dně. Na pravém břehu se vyskytuje převážně lesní porost, na levém břehu pole. Průměrná šířka koryta v patě je cca 0.5 m, zahloubení koryta pod okolní terén (vrch silnice) se pohybuje okolo 1.5 metru. Vybřežování koryta při průtocích Q5, Q20 a Q100 je patrné z přílohy dokumentace (prakticky v celém úseku dochází k záplavě území při průtoku Q100, při průtoku Q20 jen v začátku úseku viz. grafická část). Obr.: Silniční mostek u obce Hrdlív. Objekty: Křížení: Označení Katastrální území Ř.km (návodní str.) Popis O1P Saky (769991) cestní trubní propustek O2M Hrdlív (648035) silniční kamenný most ř.km (vtok) nadzemní el. vedení VN nadzemní el. vedení VV 22kV popis 7

8 Úsek ř.km (polní trať od silničního mostu mezi obcemi Hrdlív a Třebechovice a vyústěním ze zatrubněného úseku) Jedná se o úsek potoka, který je v situačně nenáročném extravilánu obce. Na velké části tohoto úseku je koryto lichoběžníkového profilu bez vody, pomístně jsou patrné betonové žlabovky ve dně. Na pravém i levém břehu se většinou nachází pole. Průměrná šířka koryta v patě je cca 0.5 m, zahloubení koryta pod okolní terén (vrch silnice) se pohybuje okolo 1.5 metru. Otevřené koryto potoka Šmanťák končí pod výtokem z rybníčka Šmanťák (p.č. 476/4 v k.ú. Smečno o zatopené ploše 0,1 ha ve vlastnictví města Smečno). Vybřežování koryta při průtocích Q5, Q20 a Q100 je patrné z přílohy dokumentace (prakticky v celém úseku dochází k záplavě území při průtoku Q100, při průtoku Q20 jen v několika místech v ř.km 1,1-1,35, 1,6-1,8, 1,9-2,0, 2,9-3,1, 3,2-3,4 viz. grafická část). Objekty: Obr.: Cestní propustek. Označení Katastrální území Ř.km (návodní str.) Popis O3P Hrdlív (648035) cestní trubní propustek O4P Smečno (750841) cestní trubní propustek O5P Smečno (750841) cestní trubní propustek O6P Smečno (750841) cestní trubní propustek O7P Smečno (750841) cestní trubní propustek O8Z Smečno (750841) výtok ze zatrubněné části Výusti: Křížení: ř.km (vtok) popis levobřežní výusť bet.trb. DN 200, dno zaústění levobřežního suchého příkopu, dno ř.km popis podzemní vedení plynu, ocel trb podzemní kabel O nadzemní el. vedení NN 8

9 3.4 Podélný profil toku Charakterem území, kterým potok Šmanťák protéká, jsou dány i jeho sklonové poměry. Délka předmětného úseku: 3,400 km (0,000 3,400) Kóta osy dna v místě soutoku s Smečenským potokem: 265,88 m n.m. Kóta osy dna v místě výtoku ze zatrubnění: 348,54m n.m. Absolutní spád toku: 82,66 m Průměrný relativní sklon toku: 2,4% Detailně viz. psaný podélný profil toku. 3.5 Tvar a využití údolí Celková plocha povodí potoka Šmanťák (č.h.p ) k soutoku se Smečenským potokem je dle údajů ČHMÚ 2,53 km 2, délka údolní nivy potoka Šmanťák cca 4 km. Charakteristika tvaru povodí P/L 2 je 0,16 a lesnatost činí cca 10%. 3.6 Osídlení Tok potoka Šmanťák prochází intravilánem obcí: Smečno Obr.: Pohled na město Smečno. 9

10 3.7 Objekty na toku Na předmětném úseku potoka Šmanťák bylo zaměřeno 8 objektů (1 silniční mostek, 6 cestních přejezdů a propustků, 1 výtok ze zatrubněné části). Seznam objektů je uveden v následující tabulce. Katastrální území, ř.km Saky (769991) km Hrdlív (648035) km Hrdlív (648035) km Smečno (750841) km Smečno (750841) km Smečno (750841) km Smečno (750841) km Smečno (750841) km Profil Kapacita Převýšení spodní hrany mostovky nad H100 u vtoku (m) O1P (cestní trubní propustek) Q2 (Q5 se zahlceným vtokem) O2M (silniční kamenný most) Q2 (Q100 se zahlceným vtokem) O3P (cestní trubní propustek) Q2 se zahlceným vtokem O4P (cestní trubní propustek) Q5 se zahlceným vtokem O5P (cestní trubní propustek - nepoužívaný) Q2 se zahlceným vtokem O6P (cestní trubní propustek) Q1 se zahlceným vtokem O7P (cestní trubní propustek) Q1 se zahlceným vtokem O8Z (výtok ze zatrubněné části) Q Pozn.: V seznamu je u mostů a lávek uvedena kapacita mostního profilu, při které nedojde k zahlcení vtoku (v závorce uvedena hodnota, při které nedojde k přelití horní části mostovky). Převýšení spodní hrany mostovky nad hladinou Q100 (záporné znaménko u hodnoty převýšení značí zatopení spodní hrany mostovky, kladné znaménko rozdíl kóty spodní hrany mostovky a hladiny při Q100). Obr.: Návodní strana O7P (cestní trubní propustek). 10

11 4. Záplavová území toku 4.1 Základní pojmy záplavová čára - křivka odpovídající průsečnici hladiny vody se zemským povrchem při zaplavení území povodní záplavové území - území vymezené záplavovou čárou aktivní zóna záplavového území (AZZÚ) území jež při povodni odvádí rozhodující část celkového průtoku a tak bezprostředně ohrožuje život, zdraví a majetek lidí periodicita povodně n let výskyt povodně, který je dosažen nebo překročen průměrně jedenkrát za n let inundační území území přilehlé k vodnímu toku, které je zaplavováno při průtocích přesahujících kapacitu koryta vodního toku Způsob a rozsah zpracování záplavových území odpovídá vyhlášce MŽP č. 236/2002 Sb. o způsobu a rozsahu zpracování návrhu a stanovení záplavových území, která toto stanovuje podle 66 odst. 3 zákona č. 254/2001 Sb., o vodách. Dle 67 citovaného zákona platí tato omezení v záplavových územích: (1) V aktivní zóně záplavových území se nesmí umísťovat, povolovat ani provádět stavby s výjimkou vodních děl, jimiž se upravuje vodní tok, převádějí povodňové průtoky, provádějí opatření na ochranu před povodněmi nebo která jinak souvisejí s vodním tokem nebo jimiž se zlepšují odtokové poměry, staveb pro jímání vod, odvádění odpadních vod a odvádění srážkových vod a dále nezbytných staveb dopravní a technické infrastruktury. (2) V aktivní zóně je dále zakázáno: a) těžit nerosty a zeminu způsobem zhoršujícím odtok povrchových vod a provádět terénní úpravy zhoršující odtok povrchových vod, b) skladovat odplavitelný materiál, látky a předměty c) zřizovat oplocení, živé ploty a jiné podobné překážky d) zřizovat tábory, kempy a jiná dočasná ubytovací zařízení (3) Mimo aktivní zónu v záplavovém území může vodoprávní úřad stanovit omezující podmínky. Takto postupuje i v případě, není-li aktivní zóna stanovena. Zákon o vodách tedy upravuje omezení užívání nemovitostí v záplavových území. V aktivní zóně je zakázáno umisťování všech staveb, které nesouvisejí s vodním tokem nebo neslouží účelům uvedeným v odst.1 67 a dále jsou vyjmenovány zakázané činnosti. Důvodem je zachování volného prostoru pro neškodný odtok povrchových vod při povodni a zabránění možného znečištění těchto vod. Možné je pouze umístění staveb souvisejících s vodním tokem a nezbytných liniových staveb dopravní a technické infrastruktury. Vodoprávní úřad může stanovit omezující podmínky v záplavovém území i mimo aktivní zónu, a to z důvodu ochrany před povodněmi a k ochraně vod před jejich případným znečištěním podle konkrétní situace určitého místa v záplavovém území. Může tak učinit např. při vydávání souhlasu dle 17 k stavbám v záplavových územích nebo při přípravě územně plánovací dokumentace území, jehož částí je i stanovené záplavové území. 11

12 4.2 Použitý software Hydraulický model Pro hydraulické modelování zájmového území byl použit výpočetní software USACE HEC-RAS v Model byl sestaven pro celé koryto potoka Stručný popis software - HEC-RAS v.4.0 Společnost USACE (U.S. Army Corps of Engineers) vyvíjí hydraulický výpočetní systém HEC (Hydraulic Engineering Center) od roku Softwarová část River Analysis System (RAS) je určena pro komplexní modelování povrchových vodních toků. Tento software umožňuje jednodimenzionální výpočet ustáleného i neustáleného nerovnoměrného proudění, transportu znečištění (pohyblivého dna) a modelování změn teploty proudící vody. Internetová adresa pro další informace je Program HEC-RAS 4.0. umožňuje výpočet nerovnoměrného proudění v otevřených korytech, v ustáleném i v neustáleném režimu. Je integrovaným prostředkem, který umožňuje interaktivní provoz, obsahuje moduly hydraulické analýzy, obsluhy datové báze, vizualizaci vstupních dat i výsledků. Významné jsou jeho možnosti výpočtu objektů na toku, příčných i podélných staveb. Umožňuje numerickou simulaci stromových sítí, bifurkací a okružních říčních systémů. Jako produkt federálního rozsahu, je standardním prostředkem pro plánování, návrh a protipovodňovou ochranu ve Spojených státech. Je třeba připomenout, že výsledky hydraulických simulací modelu HEC-RAS je možné využít jako vstupy do dalších produktů vývojářské dílny HEC Výpočet Základní výpočetní schéma ustáleného proudění je založeno na výpočtu nerovnoměrného proudění vody v korytech metodou po úsecích. Výpočet rozděluje příčný profil na vlastní koryto a levou či pravou inundaci (základní schéma) případně na uživatelsky volené oblasti. Výpočet průběhu hladin je založen na jednorozměrném řešení Bernoulliovy rovnice (energy equation). Energetické ztráty jsou přibližně řešeny jako ztráty třením (Manning s equation) a lokální ztráty jsou vyjádřeny pomocí koeficientů (contraction/expansion coefficients). Hydraulicky komplikovaná místa (soutoky, bifurkace, propustky, přelivy ) jsou řešeny příslušně upravenou pohybovou rovnicí. Samotný výpočet je realizován v definovaných příčných profilech iteračním postupem metodou po úsecích. Nejprve program stanoví v následujícím profilu předpokládanou hladinu stejnou jako v předchozím profilu (v prvním kroku vezme kritickou hladinu) a provede výpočet dle zvolených rovnic, pokud je předpokládaná hladina a vypočtená hladina v rozmezí nastavené tolerance (objektivní funkce) a pokud je vypočtená hladina na správné straně od kritické hloubky, program vezme vypočtenou hladinu za správnou a pokračuje dalším profilem. Pokud není, program vezme vypočtenou hladinu za předpokládanou a výpočet opakuje s jinou sadou parametrů, to se opakuje dokud výsledek nesouhlasí s předpokladem a nebo dokud neproběhne nastavený počet iterací bez dosažení shody. Pokud nedojde v některých profilech ke správnému výpočtu hladiny program se nezastaví, ale ohlásí chybu a do dalších výpočtů použije kritickou hladinu. Chyba je obyčejně způsobena malým počtem příčných profilů, neboli rozdíl hladin je příliš velký na to, aby v daném počtu iterací mohla objektivní funkce konvergovat, nebo se program pokouší počítat říční proudění (subcritical regime) tam kde je ve skutečnosti bystřinné (supercritical regime). První případ je možno řešit interpolací, druhý velmi dobře řeší dvojí způsob výpočtu (mixed regime), kde proběhne nejdříve výpočet říčního proudění a tam kde dojde k nesouladu s kritickou hladinou se dopočítá bystřinné proudění. Objekty na toku Program HEC-RAS umožňuje několik metod řešení hydraulické funkce propustků, mostních a jezových objektů při různých scénářích hydraulického režimu proudění: volná hladina, zatopený vtok a volný výtok, tlakové proudění mostním profilem a přelévaný mostní objekt. V případě proudění s volnou hladinou jsou k disposici 4 výpočetní postupy: řešení vycházející z Bernoulliho rovnice, z rovnice 12

13 pohybové, empirická rovnice Yarnellova a metoda WSPRO. Druhá a třetí metoda dávají možnost zahrnout do řešení vliv pilířů zasahujících do průtočného profilu. Rovnice momentová umožňuje navíc modelovat i vliv úhlu mezi směrem proudnice a profilem mostu. Model HEC-RAS řeší další hydraulické problémy spojené s funkcí mostních objektů. Lze například vyjádřit vliv nápěchů v mostním profilu připlavovanými překážkami, nebo tvorbu výmolů ve dně mostního profilu. Široké možnosti nabízí rovněž výpočet propustků a jezových objektů Výsledky - uplatnění systému HEC-RAS v rámci posudku V těchto výpočtech je program HEC-RAS 4.0 především uplatněn pro modelování hladinového režimu za ustáleného stavu s cílem získání představy o chování říční sítě při průchodu povodňových n- letých vod. Výpočty byly provedeny pro návrhové veličiny N-letých průtoků Q 5, Q 20 a Q 100, transformace povodňové vlny nebyla řešena. S ohledem na rozsah zájmové oblasti hydrografické sítě řešení ustáleného stavu plně postačuje. 4.3 Stanovení aktivních zón Hydraulický model byl sestaven z příčných řezů přibližně kolmých k ose toku, které byly získány z bodové sítě podrobné tachymetrie. V některých místech bylo nutno příčné řezy interpolovat, např. pro správné modelování mostních objektů je potřeba 4 příčných profilů. Drsnosti byly zadávány na základě podrobné fotodokumentace Manningovým součinitelem na straně bezpečnosti pro kynetu i bermy n = , pro betonové objekty n = dle jejich stavu. Transformace ani redukce v retenčních prostorách nebyly uvažovány v souladu s platnou legislativou zejména s vyhláškou č. 236/2002 Sb. o způsobu a rozsahu zpracovávání návrhu a stanovování záplavových území a platným vodním zákonem. Aktivní zóna záplavového území byla v souladu s doporučenými metodikami a platnými předpisy navržena v úrovni Q Historické povodně Na potoce Šmanťák nejsou k dispozici zaznamenané údaje o historických povodních. 13

14 4.5 Hydrologické údaje dle ČSN pro daný vodní tok 14

15 4.6 Osvědčení o autorizaci zpracovatele hydrotechnických výpočtů 15

16 V Praze dne. Vladimír Jaroš IČ:

17 Příloha: Výstupní výpočtové řezy z modelu HEC-RAS 17